（计算机应用技术专业论文）基于服务质量的web服务选择若干问题的研究.pdf

硕士论文 基于服务质量的w e b 服务选择若干问题的研究 摘要 w e b 服务作为一种构建面向服务架构 s o a 的分布式计算技术 具有良好的互操作 性 自描述性和模块化的特性 以其松散耦合 基于标准 高度可集成能力等优点成为 当今工业界和和学术界共同关注的焦点 但是 单个w e b 服务难以满足复杂的用户需 求 因此把可用的w 曲服务组合起来 形成新的 功能更强大的组合服务成为当前研 究的热点 然而 随着w e b 服务的发展 w e b 服务的数量与日俱增 网络上出现了许 多具有相同或相似功能的w e b 服务 现有的基于功能性描述的w e b 服务选择技术无法 解决这一问题 因此基于q o s 价格 响应时间 信誉度等非功能属性 对w e b 服务进行 选择的技术得到了越来越多人的关注 首先 介绍了w e b 服务的相关技术 分析了传统的w e b 服务体系结构模型 针对 其缺乏q o s 支持的不足 提出了一种新的w e b 服务扩展体系结构模型 并在其基础上 提出了一种集成式w e b 服务q o s 动态获取方法i q d a m 给出了该方法获取q o s 的具 体流程 并详细阐述了i q d a m 中直接信任和推荐信任相结合的w e b 服务q o s 动态获 取策略 q o s 去噪处理等关键问题 此外 在传统u d d i 基础上 对i q d a m 中的e q u d d i 从功能结构 数据模型和数据库设计三方面进行了详细描述 其次 考虑到基于q o s 的w e b 服务选择属于n p 难问题 在分析遗传算法和模拟退 火算法优缺点的基础上 提出了一种融入小生境思想的遗传模拟退火算法s n g s a a 并 将其应用到基于q o s 的w r e b 服务选择问题中 详细阐述了基于s n g s a a 算法实现w e b 服务选择的步骤 并通过仿真实验与传统遗传算法作了对比 验证了s n g s a a 算法在 平均适应度和进化代数上的优越性 最后 采用s n g s a a 算法设计并实现了一个基于q o s 的w e b 服务选择验证系统 详细介绍了该系统的运行环境 总体结构 功能模块以及数据库的设计与实现 并以旅 游服务为应用实例 模拟了用户选择旅游服务的过程 关键词 w e b 服务 q o s u d d i w e b 服务选择 小生境遗传模拟退火算法 a b s t r a c t a sad i s t r i b u t e dc o m p u t i n gt e c h n o l o g yu s e dt ob u i l dt h es e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e s o a w e bs e r v i c eh a sg o o di n t e r o p e r a b i l i t y s e l f d e s c r i p t i o na n dm o d u l a rf e a t u r e s a n dw e b s e r v i c eh a sb e c o m eaf o c u so fa t t e n t i o nf o rb o t hi n d u s t r ya n da c a d e m i ab e c a u s eo ft h e a d v a n t a g e s o nl o o s e c o u p l i n g s t a n d a r d i z a t i o n a n dh i g h l yi n t e g r a t e dc a p a c i t ye t c c o n s i d e r i n gt h a tas i n g l ew e bs e r v i c ec a n n o tm e e tt h ec o m p l i c a t e dr e q u i r e m e n t so fu s e r s c o m b i n i n gt h ep r e v i o u sa v a i l a b l ew e bs e r v i c e si n t ot h en e wa n dm o r ep o w e r f u li n c r e m e n t a l w e bs e r v i c e sh a sb e e nah o t s p o ti nr e c e n tr e s e a r c h h o w e v e r w i t ht h eg r e a td e v e l o p m e n to f w e bs e r v i c e t h en u m b e ro fw e bs e r v i c e si n c r e a s e sr a p i d l y t h e r ea r es om a n yw e bs e r v i c e s w i t hi d e n t i c a lo rs i m i l a rf u n c t i o n so ni n t e m e t t h a tt h e e x i s t i n gw e bs e r v i c e s e l e c t i o n t e c h n o l o g yb a s e do nf u n c t i o n a ld e s c r i p t i o ni sn o ta b l et os o l v et h i sp r o b l e m t h e r e f o r e t h e w e bs e r v i c es e l e c t i o nt e c h n o l o g yb a s e do nq u a l i t yo f s e r v i c e q o s w i t hp r i c e r e s p o n s et i m e r e p u t a t i o na n ds oo nh a sa t t r a c t e dm o r ea n dm o r ep e o p l e sa t t e n t i o nr e c e n t l y f i r s t l y t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h er e l a t e dt e c h n o l o g i e so fw e bs e r v i c e a n dc a r e f u l l y a n a l y z e st h et r a d i t i o n a lw e bs e r v i c ea r c h i t e c t u r em o d e l i nv i e w o fi t sl a c ko fq o sd e s c r i p t i o n s u p p o r t t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dan e we x t e n d e dw e bs e r v i c ea r c h i t e c t u r em o d e l a n d a c c o r d i n gt ot h a t a ni n t e g r a t e dq o sd y n a m i ca c q u i s i t i o nm e t h o d i q d a m i sp r o p o s e di n t h i sd i s s e r t a t i o n a n dac o n c r e t ef l o wt oo b t a i nt h eq o so fw e bs e r v i c e si nt h i sm e t h o di s p r o v i d e d f u r t h e rm o r e t h i sp a p e rp a r t i c u l a r l yi n t r o d u c e ss o m ec r i t i c a li s s u e so fi q d a m s u c ha sad y n a m i cs t r a t e g yw i t ht h ec o m b i n a t i o no fd i r e c tt r u s ta n dr e c o m m e n d a t i o nt r u s t a q o sn o i s e s u p p r e s s e dp r o c e s s i n gm e t h o da n ds oo n i na d d i t i o n o nt h eb a s i so ft r a d i t i o n a l u d d i t h ee q u d d io fi q d a m i sd e s c r i b e di nt h r e ea s p e c t s w h i c hc o n s i s t so ff u n c t i o n s t r u c t u r e d a t am o d e la n dd a t a b a s ed e s i g n s e c o n d l y c o n s i d e r i n gt h a tt h eq o s b a s e dw e bs e r v i c es e l e c t i o np r o b l e mi san ph a r d p r o b l e m b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fg e n e t i ca l g o r i t h m g a a n ds i m u l a t e da n n e a l i n ga l g o r i t h m s a as e l f a d a p t i v en i c h eg e n e t i cs i m u l a t e da n n e a l i n g a l g o r i t h m s n g s a a i sp r o p o s e d w h i c hc a nb ea p p l i e dt ot h eq o s b a s e dw e bs e r v i c e s e l e c t i o np r o b l e m t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h em e t h o d sa n ds t e p so fs n g s a a b a s e dw e b s e r v i c es e l e c t i o na l g o r i t h mi n d e t a i l b yc o m p a r i n gw i t ht r a d i t i o n a lg e n e t i ca l g o r i t h m a c c o r d i n gt os i m u l a t i o ne x p e r i m e n t s t h i sp a p e rv e r i f i e st h es u p e r i o r i t yo fs n g s a aa l g o r i t h m o nt h ea v e r a g eo ff i t n e s sa n d e v o l u t i o n a r yg e n e r a t i o n s a tl a s t aq o s b a s e dw e bs e r v i c es e l e c t i o nv e r i f i c a t i o n s y s t e mb yu s i n gs n g s a a i i i a b s t r a c t 硕士论文 a l g o r i t h mi sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e d t h er u n n i n ge n v i r o n m e n t g e n e r a la r c h i t e c t u r e f u n c t i o nm o d u l e sa n dd a t a b a s eo ft h es y s t e ma r ei n t r o d u c e di nd e t a i l t h e nt a k et h em u f i s m s e r v i c ea sa na p p l i c a t i o ne x a m p l e t h ep r o c e s s e st h a tu s e r ss e l e c tt h et o u r i s ms e r v i c e so n l i n e a l es i m u l a t e d k e y w o r d s w e bs e r v i c e q o s u d d i w e bs e r v i c es e l e c t i o n n i c h eg e n e t i cs i m u l a t e d a n n e a l i n ga l g o r i t h m 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果 尽我所知 在 本学位论文中 除了加以标注和致谢的部分外 不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果 也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料 与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明 研究生签名 盔绫至年多月吟日 l 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档 可以借阅 或上网公布本学位论文的部分或全部内容 可以向有关部门或机构送 交并授权其保存 借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容 对 于保密论文 按保密的有关规定和程序处理 研究生签名 监 呷年l f 月确 硕七论文 基于服务质量的w e b 服务选择若十问题的研究 1 绪论 1 1 课题背景 信息技术应用范围的广泛和互联网的飞速发展 使得传统软件技术不能解决诸如 重复应用困难 操作系统不同 需求的灵活多变等多种多样的难题 从而造成了当今企 业电子商务系统臃肿庞大 结构复杂而且造价昂贵 并且这些系统往往都落后于业务的 发展需求 因此 人们迫切需要能够方便地实现i n t e m e t 上跨平台 独立于运行环境和 开发技术的 松散藕合的异构应用 而作为传统的分布式对象模型d c o m d i s t r i b u t e d c o m p o n e n to b je c tm o d e l 或c o r b a c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e 尸 经 不能满足当前极端异构的w e b 应用环境 w e b 服务应运而生 作为一种新颖的计算方 式 w e b 服务以其自我包含 模块化 基于标准 集成能力高等优势成为当今很多专家 和学者共同关注的焦点之一 l j w e b 服务融合了面向构件架构的优势 采用x m l 标准 规范和通用网络协议h t t p 超文本传输协议 进行信息互通 解决了传统集成技术和中 间件技术带来的局限性 2 j w e b 服务具有应用广泛性 操作性能高 成本低廉等优点 开发者可以在其所属的平台下快速地创建和部署w e b 服务 4 在实际应用中 单个w e b 服务提供的功能比较有限 不能从根本上满足复杂的用户 需求 因此 将单个w e b 服务功能进行集成重组 形成功能更强大的w e b 服务组合成 为必然 5 j 在w e b 服务组合技术中 w e b 服务选择技术是很重要的组成部分 它决定了 服务用户能不能选择到令自己满意的最优的w e b 服务组合方案 w e b 服务选择就是用 户为了执行w e b 服务请求 通过某种方式在不同类型的w e b 服务中找到其需要的服务 由于w e b 服务的广泛应用 用户在选择服务的同时 不仅会对服务组合的功能提出 需求和约束 也会对服务组合的q o s q u a l i t yo fs e r v i c e 属性 价格 响应时间 可用性 以及信誉度等 提出更高的要求 在数量众多的w e b 服务组合中 如何选择出满足用户 q o s 需求最优的的w e b 服务组合是w e b 服务组合技术发展的重要目标 2 3 1 另外 作为w 曲服务核心规范之一 统一描述 发现与集成协议u d d i 3 u n i v e r s a l d e s c r i p t i o nd i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n 提供了一个公共平台用于i n t e m e t 上相关信息的查 询与发布 从而实现全球服务信息的共享 u d d i 负责根据用户的请求 到u d d i 服务 数据库去查找服务 将满足功能需求的w e b 服务返回给用户 然而 w e b 服务发展到 今天 提供相同或相似功能的服务越来越多 用户在选择服务的同时 更加注重服务的 质量 q o s 现有的u d d i 仅仅描述服务的功能属性显然不能满足用户多样性的需求 它需要支持服务的非功能属性q o s 因此 如何对u d d i 进行扩展也成为w e b 服务选 择的关键所在 l 绪论硕士论文 1 2 课题研究现状 1 2 1w e b 服务中的q o s 研究 作为一个稳定的w e b 服务体系 需要考虑很多方面的问题 如w e b 服务安全性 w e b 服务事务以及w e b 服务质量 q o s 等 其中q o s 问题就是一个值得人们去深入研究 的问题 w r e b 服务对q o s 的定义是 w e b 服务本身自带的一组非功能属性 比如服务 价格 响应时间 信誉度 可靠性 安全性 可扩充性以及准确性等 国内外的很多学 者专家分别对w e b 服务的q o s 进行了研究 并且给出了各自相关的定义 l i u 在文献 1 1 7 中建立了一个扩展的q o s 计算模型 e x t e n s i b l eq o sm o d e l 在常用 q o s 属性 价格 响应时间 信誉度和可用性等 的基础上进行扩展 加入了业务q o s 属 性 r a n 在文献 i8 中把q o s 的各个属性进行归类分析 分别从运行时相关的q o s 事务 支持相关的q o s 以及配置管理和成本相关的q o s 等方面 对q o s 属性 如响应时间 价 格 可用性等 进行了具体的分析说明 c a r d o s o 在文献1 2 2 j 中从时间 可靠性和费用三个 q o s 因素对w e b 服务的q o s 模型进行了阐述 并对这三个基本因素给出了相应的定义 文献因l 从单个w r e b 服务的q o s 观点出发 分别从w 曲服务使用者和w 曲服务提供者 的视点定义了单个服务的安全性 响应时间 可用性以及吞吐量等 z e n g 在文献 2 5 中 建立了w e b 服务质量模型 并对模型中的q o s 属性 信誉度 价格 响应时间和可用性 等 进行了详细的论述和计算 并将其应用于组合服务的选取问题中去 郭得科等在文 献 27 j 中将q o s 属性值分为服务维 宿主结点维以及方法维 将用户的q o s 需求层次细 化 便于从不同方面定义和评价w 曲服务的q o s a g g a r w a l 在文献 2 8 l 中通过一种q o s 模板对价格 响应时间 信誉度等q o s 属性进行评价 并且该模板支持用户按需设置各 q o s 属性的权值 具有较好的可扩展性 1 2 2 基于q o s 的w e b 服务选择问题研究现状 由于用户并不需要了解服务组合过程 用户最终关心的是选择的到w e b 服务组合 是否满足其功能和q o s 属性要求 并且 随着w e b 服务应用的广泛使用 网络上的w e b 服务数量越来越多 用户在关注组合服务的功能的同时 更加注重组合服务的q o s 信 誉度 可靠性 可用性 价格以及服务性能等 是否满足自己的需求 因此 对基于q o s 的w e b 服务选择的深入研究 具有理论和应用方面的双层重要价值 它是w e b 服务研 究领域中的一个重要组成部分 关于这方面的研究引起了学术界的广泛关注 2 1 1 国内外 的许多研究组织对这个问题进行了相关的研究 并且已经取得了一定的研究成果 但还 存在一定的不足 l i u 在文献 i7 j 中从价格 响应时间 信誉度 可用性等多个属性对w r e b 服务的q o s 进行描述 并提出了一种根据多个综合后q o s 属性对w e b 服务进行选择和排序的方法 2 硕士论文基于服务质量的w e b 服务选择若干问题的研究 但是 这种方法对w 曲服务q o s 属性进行了固化 不能满足用户灵活多变的需求 同 时由于q o s 属性是由服务提供者主观提供的 并没有反映用户的真实评价信息 具有一 定的局限性 刘书雷 l 剐等充分分析了现有服务聚合中服务选择技术的缺陷 并给出了一 种解决服务聚合中服务动态选择q o s 全局最优化问题的实现算法g o d s s g l o b a l o v i m a lo fd y n a m i cw 曲s e r v i c e ss e l e c t i o n 文献l l 圳采用不改变现有协议 通过独立第 三方来对q o s 指标进行存储 获取和查询 提出了一种基于q o s 约束限制的w e b 服务 选择模型 支持携带q o s 信息的服务发布以及基于q o s 约束的服务选择 但这种方法 只是服务提供者单独对q o s 进行约束 并没有考虑到服务请求者的观点会对q o s 产生 很大的影响 具有一定的主观性 文献 2 0 j 对现有的协议改进和扩展 通过逻辑推理实现 支持q o s 的w e b 服务选择 但基于语义的w e b 服务描述语言比较复杂 对于普通用户 来说难以理解和掌握 y ut a o 将用户反馈的q o s 数据作为w e b 服务选择的重要依据 并给出了一种服务 质量的计算模型 支持了基于q o s 计算的w r e b 服务选择和排名方法1 2 4 j z e n g 等定义了 w e b 服务q o s 的属性及其计算模型 采用一种线性规划的方法来进行服务的全局优化 选择 2 5 1 这两种方法都是通过用户的反馈结果基于q o s 对w e b 服务进行选择 却没有 对反馈结果进行一定的处理 容易影响到选择的公平性 文献 3 3 j 首先对相应的w e b 服 务q o s 属性给出了自己的定义 然后扩充了现有u d d i 体系 使得u d d l 支持带有q o s 信息的服务描述 但是它主要对w 曲服务的q o s 属性进行定性描述 没有提出相应的 w r e b 服务选择和排序方法 由于用户所关心的q o s 属性不同 用户的需求不同以及w 曲服务应用的深入与范围 的不断扩大 与服务相关的q o s 属性以及用户需求也会不断扩展 因此 本文选定基于 q o s 的w e b 服务选择问题作为研究对象 全面系统地开展相关的研究工作 1 3 课题研究内容 本论文在深入研究w 曲服务相关技术的基础上 提出了新的w e b 服务扩展体系结 构 解决了传统w e b 服务体系结构存在的缺少q o s 描述的问题 并在此基础上给出了 w e b 服务q o s 的动态获取方法 i q d a m 并且 对传统遗传模拟退火算法进行改进 融入小生境机制 提出了一种融入小生境思想的遗传模拟退火算法 s n g s a a 将其应 用到基于q o s 的w e b 服务选择问题中 本论文研究的具体内容包括 1 通过对传统w e b 服务体系结构改进方法和理论的研究分析 提出了一种新的 w e b 服务体系结构模型 并对其进行了具体设计和实现 u d d i 角色端 服务注册中心 融入q o s 技术形成一种的新的e q u d d i 针 1 绪论硕 论文 对e q u d d i 从功能结构 数据模型以及数据库设计三个方面进行了细致的 阐述 服务请求者角色端增加一个q o s 获取反馈模块以及一个储存历史信息记录的 数据库 服务提供者角色发布的服务描述中增加了i n i t q o s 描述 2 在新的w e b 服务体系结构模型的基础上给出了相应的w e b 服务q o s 动态获取 方法 i q d a m 在此方法中 采用了基于直接信任和推荐信任相结合的策略对w e b 服 务的q o s 进行动态获取 并提供一种方法对用户反馈的q o s 数据进行去噪处理 3 通过分析遗传算法和模拟退火算法的原理以及优缺点 结合国内外学者关于遗 传模拟退火算法的描述 对遗传模拟退火算法进行改进 提出了一种融入小生境思想的 遗传模拟退火算法 s n g s a a 对该算法进行重点分析和描述 并将其应用到基于q o s 的w e b 服务选择问题中 通过大量的仿真实验与传统遗传算法作对比 验证了s n g s a a 算法在平均适应度和进化代数上的优越性 4 采用s n g s a a 算法设计了一个基于q o s 的w e b 服务选择验证系统 以旅游服 务为应用实例 用s n g s a a 算法对w e b 服务进行选择 从而选择到满足用户约束的最 优的w e b 服务组合方案 1 4 本文组织结构 本文根据内容分为六章 第1 章 绪论 介绍课题的研究背景 意义和国内外研究现状 并对本文研究的主 要内容和论文组织结构进行了简要阐述 第2 章 w e b 服务相关技术概述 详细介绍了w e b 服务的相关基础知识 并对w 曲 服务的核心技术和w e b 服务的选择技术作了详细的介绍 第3 章 w e b 服务q o s 的动态获取方法 详细介绍了w e b 服务中q o s 属性的定义 提出了一种新的w e b 服务扩展体系结构模型 在其基础上给出了一种集成式w e b 服务 q o s 动态获取方法 i q d a m 将直接信任和推荐信任的策略引入到w e b 服务q o s 的动 态获取过程中 并提出一种q o s 去噪处理方法 对用户反馈的q o s 数据进行去噪声处 理 最后针对w e b 服务扩展体系结构中的e q u d d i 从功能结构 数据模型以及数据 库设计方面进行了详细阐述 第4 章 基于q o s 的w e b 服务选择算法 首先建立基本服务的q o s 评价模型 然 后扩展到组合服务 全面地评价组合服务的服务质量 q o s 结合遗传算法 模拟退火 算法以及小生境机制的原理 提出了一种融入小生境思想的遗传模拟退火算法 s n o s a a 并将其应用到基于q o s 的w e b 服务选择问题中 详细阐述了基于s n g s a a 算法实现w e b 服务选择的步骤 最后通过仿真实验与遗传算法进行对比 验证了该算 4 硕 论文基于服务质量的w e b 服务选择若干问题的研究 法在平均适应度和进化代数上的高效性 第5 章 基于q o s 的w 曲服务选择系统的实现 以旅游服务为应用实例 采用 s n g s a a 算法设计并实现了一个基于q o s 的w 曲服务选择验证系统 详细介绍了该系 统的运行环境 总体结构 功能模块以及数据库设计 验证了s n g s a a 算法应用到w e b 服务选择问题中的有效性 第6 章 总结与展望 总结了本文的主要研究成果 并指出现有工作的局限性和进 一步需要研究的方向 2w e b 服务相关技术概述 硕士论文 2w e b 服务相关技术概述 本质上 w 曲服务是一种模块化的 自描述的 由u 刚标识的应用程序 它采用基于 l 和i n t e m e t 的开放标准 支持基于x m l 的接口定义 发布和选择 1 9 本章将从w 曲服务基础知识 w 曲服务技术架构 w 曲服务核心技术以及w 曲服务的 选择技术等四个方面对w 曲服务进行全面介绍 2 1w 曲服务基础知识 2 1 1w e b 服务定义 w e b 服务一直以来受到各个方面的广泛关注 人们从各种不同的角度给了w e b 服务 不同的定义 下面是几种关于w e b 服务的主要定义 i b m 对w e b 服务定义是 w e b 服务是一种应用程序 具有自包含性 自描述性 以 及模块化的特性 服务提供者发布w e b 服务以后 其他的应用 也包括其它w e b 服务 能够通过网络来选择和调用w e b 服务 6 j i b m 强调w e b 服务是一种应用程序 并指出 w e b 服务可以由其他应用程序调用 w 3 c 认为w e b 服务是由u r i 标识的软件应用程序 通过x m l 标准定义和描述其 接口 支持使用基于x m l 的消息机制通过i m e m e t 协议与w e b 服务进行交互 7 1 w 3 c 从服务描述和服务发现的角度对w e b 服务进行定义 并相应的阐明了w e b 服务被调用 的过程m 本文借鉴文献 4 9 对w e b 服务的定义 在w 曲服务融入q o s 信息描述 定义如下 w s s f o 其中 s 是基本描述 即服务名称和文本描述 f 是服务功能描述 即服务提供什 么样的功能 包括服务的接口 前置条件和后置条件 q 代表服务的非功能属性 q o s 由一个n 维向量 q q l q 2 q 来表示 其中 q 是关于服务的不同的q o s 参数 如服务价格 响应时间 信誉度 可用性 可靠性 安全性等 2 1 2w e b 服务体系结构 w e b 服务体系结构包含服务提供者 服务注册中心和服务请求者三种角色 这三种 角色通过发布 查找和绑定三个操作进行交互 这些角色和操作都围绕w e b 服务本身 和w e b 服务描述展开 图2 1 2 1 展示了w e b 服务体系结构 6 硕士论文基于服务质量的w e b 服务选择若干问题的研究 图2 1 2 1w e b 服务体系结构 1 w e b 服务体系结构有三种角色组成 a 服务提供者 s e r v i c ep r o v i d e r 实现特定的服务功能 通过注册将该服务发布到 服务注册中心 并响应w e b 服务请求者的调用 b 服务请求者 s e r v i c er e q u e s t e r 也称为服务消费者 在服务注册中心内查找所 需要的w e b 服务 获得绑定信息后 调用该服务 c 服务注册中 t s e r v i c er e g i s t r y 注册服务提供者所发布的服务描述 将其进行 分类存储到内部数据库中 服务提供者通过它可以发布服务 服务请求者通过它可以查 询所需的服务 2 w e b 服务体系结构包括下列三种操作1 4 8 a 发布 p u b l i s h 服务提供者定义好服务以后 需要发布服务描述信息到服务注册 中心以使服务请求者可以查找访问 b 查找 f i n d 服务请求者根据服务注册中 i i 提供的规范接e l 发出查询请求 从而 获取所需服务的相关信息 c 绑定 b i n d 服务注册中心为服务请求者找到最适合的服务后 服务请求者根据 服务描述信息与服务请求者绑定 并调用该服务 3 w 曲服务包括两种构件 4 8 a 服务 s e r v i c e w e b 服务是一个由服务描述来描述的接c i 是一个服务描述的实 现 b 服务描述 s e r v i c ed e s c f i p t i o n 服务描述可以被发布给服务请求者或服务注册中 心 包含了服务的接口和实现的细节 2 2w e b 服务技术架构 w e b 服务的典型操作包括服务绑定 服务发布 服务发现以及消息传送等 要实现 这些典型操作 必须有一个包含每一层标准的w e b 服务协议栈 图2 2 1 展示了一个 7 2w e b 服务相关技术概述 硕上论文 概念性的w e b 服务协议栈 上层的功能必须建立在下层之上 形成了一个相互依赖的 层次结构 眺 三互 u d d i u d d i w s d l s o a p h 1 v r p f t p e t c s e r v i c ed i s c o v e r y s e r v i c ep u b l i c a t i o n s e r v i c ed e s c r i p t i o n x m l b a s e d m e s s a g i n g n e t w o r k 图2 2 1u d d l 分层的w e bs e r v i c e 协议栈 最基本的协议栈包括网络层 x m l 消息传递层以及服务描述层 所有企业间或公用 w e b 服务都应该支持这种可互操作的基础协议栈 1 网络层是w e b 服务协议栈的基础 服务请求者通过网络调用w e b 服务 h t t p 作为一种普遍部署的网络协议 成为w e b 服务实现中真正标准的网络协议 2 在网络层之上是基于x m l 的消息层 目前s o a p 是最好的基于x m l 的消息协 议 3 服务描述层实际上是描述文档的一个协议栈 w s d l 是专门用于描述基于x m l 服务描述的真正标准 w s d l 定义了服务交互的结构和接口 协议栈的最下面三层确立了保证一致性和互操作性的技术 而它们上面两层 服务发 布和服务发现 可用多种解决方案实现 5 1 服务发布是指服务提供者将其服务以w s d l 文档的形式发布到服务注册中心 服务发布可以在服务请求者生命周期的任何阶段执行 2 w e b 服务没有被发布就不能被发现 因此服务发现依赖于服务发布 并且服务 发现与服务发布机制相平行 单个的w e b 服务不能完成复杂的功能 所以通过集成单个w e b 服务来产生w e b 服 务组合是很自然的事情 最上面一层 即服务流程 对如何执行服务到服务的通讯 合 作以及流程等进行了详细描述 图2 2 1 的右边是几个代表安全性 s e c u r i t y 管理 i 生 m a n a g e m e n t 和服务质量 q u a l i t yo fs e r v i c e 它们代表了上述水平层次中w e b 服务需要提供的其他技术支持 用来满足企业级的需求 5 随着w e b 服务的成熟和广泛使用 将会带动协议栈中上面几 层和垂直条的开发和标准化 8 硕士论文基于服务质量的w e b 服务选择若干问题的研究 2 3w e b 服务核心技术概述 2 3 1x m l 介绍 x m l e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 的全称为可扩展标记语言 是由互联网协会 w 3 c 于1 9 9 8 年提出和设计的 由标准通用标记语言s g m l s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u p l a n g u a g e 派生而来 x m l 正在逐步成为下一代w e b 数据描述和数据交换的标准瞄j x m l 作为 第二代w e b 语言 具有如下特点 1 可扩展性 x m l 允许用户根据自己的意愿定义任意的标记 2 平台独立性 x m l 使用普通文本进行传输 不依赖某个特定的系统平台 可以 使不同系统平台之间的数据进行自由交互 具有跨平台的优点 3 自描述性 x m l 通过标记可以清楚地表达其所代表的含义 4 层次性 x m l 描述信息必须具有一定的层次 5 可校验性 x m l 允许用户使用x m ls c h e m a 对x m l 文档的格式进行校验 下面是一个简单的x m l 例子 描述了一本书的主要信息 2 3 2w s d l 语言 w s d l w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e 是一种用于描述w e bh 艮务的规范 是w e b 服务技术的重要组成部分 它以x m l 文档的方式把w e b 服务定义为服务访问点或端口 的集合 9 1 w s d l 的文档结构如图2 3 2 1 所示 5 0 1 服务实现定义 s e r v i c e p o r t 图2 3 2 1w s d l 文档结构图 w s d l 抽象定义部分包含以下三个元素 9 2w e b 服务相关技术概述 硕上论文 1 类型 t y p e 一种容器 用于定义数据类型 2 消 息 m e s s a g e 用于通讯的数据抽象定义 3 端口类型 p o r t t y p e 一个抽象操作的集合 该集合由一个或多个端点所支持 w s d l 具体说明部分包含以下两个元素 1 绑定 b i n d i n g 一个特定端口类型的具体协议和数据格式规范 2 服务 s e r v i c e 表示一个相关服务访问点的集合 服务实现定义描述了如何由某一确定的服务提供者来实现一个特定的服务接口 w e b 服务使用w s d l 文档向外界提供了调用服务的方式 而w e b 服务的客户正是根据 w s d l 文档格式化正确的请求 并正确处理响应信剧5 7 2 3 3s o a p 协议 s o a p s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l 简单对象访问协议 以x m l 文件的形式提供 了一个简单 轻量的交换结构化类型信息的机制 通过交换底层传输协议进行了数据通 信 因此s o a p 能够被用于从消息传递到r p c 的各种系统 l0 1 s o a p 是一个基于x m l 的协议 主要由以下四部分组成 1 s o a p 信封 用来定义一个框架 该框架包括消息的内容以及处理的方式 2 s o a p 编码规则 一种交换应用程序所定义的数据类型 3 s o a pr p c 表示 用于远端过程调用和应答 4 s o a p 绑定 通过底层传输协议完成节点通信 s o a p 消息以s o a pe n v e l o p e s o a p 信封 为根元素 内含s o a ph e a d e r 和s o a p b o d y 子元素 如图2 3 3 1 所示 j s o a pe n v e l o p 图2 3 3 1s o a p 消息结构 s o a p 本质上不是一个应用程序 它只是用于表示消息的一种形式 当w e b 服务收 到s o a p 消息之后 会将其中的数据传给相应的处理模块进行处理 s o a p 服务器接收 处理结果并将其包装成响应消息返回给服务请求者 1 0 硕 i 二论文基于服务质量的w e b 服务选择若干问题的研究 2 3 4u d d i 协议 2 3 4 1u d d i 定义 统一描述 发现与集成u d d i u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n 标准是 由a r i b a i b m 和微软三家共同制订的一套基于w e b 的 分布式的 为w e b 服务提供 注册信息中心的实现标准规范 3 u d d i 提供了一种标准规范 服务提供者通过它可以 发布服务描述 服务请求者通过它可以查找并获取满足其需求的服务描述 u d d i 包括了三部分内容 5 1 j 1 注册中心 定义注册中心需要提供的标准服务接口及其所用到的数据结构 2 关于发布服务的规范 定义了发布服务的a p i 接口 3 关于发现服务的规范 定义了发现服务的a p i 接口 u d d i 的核心组件是u d d i 业务注册 u d d i 业务注册包括三个元件 1 白页 w h i t ep a g e 包括公司的一些具体信息 包括企业标识 联系方式和地址 在盘 寸o 2 黄页 y e l l o wp a g e 包括基于标准分类法的行业类别 企业服务和产品索引 工 业代码 地理索引等内容 1 3 l 3 绿页 g r e e np a g e 提供有关w e b 服务的更多的技术信息 l 4 1 u d d i 通过简单对象访问协议 s o a p 进行消息传输 用w e b 服务描述语言 w s d l 描述w e b 服务及其接口使用 u d d i 既是规范 也是核心的w e b 服务标准之一 它的 主要功能是定义了一种方法用于w e b 服务信息的发布和查找 2 342u d d i 数据模型 u d d i 注册中心采用x m ls c h e m a 定义了四种主要的数据类型 构成其核心的数 据模型 包括 商业实体信息 b u s i n e s s e n t i t y 结构 服务信 自 b u s i n e s s s e r v i c e 结构 绑 定信息 b i n d i n g t e m p l a t e 结构 和技术规范信 皂 t m o d e l 结构 3 5 u d d i 注册信息的数据 模型可以参阅图2 3 4 2 1 图2 3 4 2 1u d d i 核心数据模型 3 3 i 2w e b 服务相关技术概述 硕十论文 1 商业实体信息 b u s i n e s s e n t i t y 该名称来自于商业应用领域 本质上描述了服务 提供者的信息 3 5 1 2 服务信息 b u s i n e s s s e r v i c e 对服务提供者所提供的w 曲服务的描述 3 5 3 绑定信息 b i n d i n g t e m p l a t e b i n d i n g t e m p l a t e 从技术的角度描述了某个具体w e b 服务m j 4 技术规范信 皂 t m o d e l t m o d e l 是关于调用规范的元数据 包括服务名称 发布 服务的组织以及指向这些规范本身的u r l 指针等p 5 2 4w e b 服务选择技术概述 w e b 服务选择是w e b 服务系统架构中的一个重要部分 w e b 服务选择根据角度的不 同 研究方向也有不同的几类 从w e b 服务描述内容的角度上可以分为基于功能的w e b 服务选择研究和基于q o s 的w e b 服务选择研究 从服务匹配方法的角度上主要有全文 关键字匹配 基于框架的匹配 基